Question

3．（1）某元素原子的價電子構(gòu)型為4s²4p¹，它屬于第四周期ⅢA族，屬p區(qū)元素．
（2）基態(tài)磷原子核外有15種運動狀態(tài)不同的電子．
（3）CO的結(jié)構(gòu)可表示為 與CO結(jié)構(gòu)最相似的分子是N₂，這兩種結(jié)構(gòu)相似的分子中，分子的極性不相同（填“相同”或“不相同”）．
（4）實驗證明：KCl、MgO、CaO三種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的結(jié)構(gòu)相似，已知NaCl、KCl、CaO晶體的晶格能數(shù)據(jù)如下表：

晶體	NaCl	KCl	CaO
晶格能/kJ•mol-1	786	715	3 401

則KCl、MgO、CaO三種晶體的熔點從高到低的順序是MgO＞CaO＞KCl．其中MgO晶體中一個Mg²⁺周圍和它最近且等距離的Mg²⁺有12個．
（5）Cu₃N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，N^3-的配位數(shù)為6，Cu⁺半徑為acm，N^3-半徑為bcm，Cu₃N的密度為$\frac{103}{4{N}_{A}（a+b）^{3}}$g•cm^-3．（阿伏加德羅常數(shù)用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)核外電子排布確定原子結(jié)構(gòu)特點，可確定元素在周期表中的位置；
（2）磷原子核外有15個電子，運動狀態(tài)各不相同；
（3）根據(jù)等電子體的結(jié)構(gòu)相似來判斷；由同種元素組成的雙原子分子為非極性分子；由不同種元素組成的雙原子分子為極性分子；
（4）晶格能越大熔點越高；根據(jù)MgO晶胞的結(jié)構(gòu)，可以確定一個Mg²⁺周圍和它最鄰近且等距離的Mg²⁺有數(shù)目；
（5）晶胞中小黑色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1，大黑色球2數(shù)目為12×$\frac{1}{4}$=3，故小黑色球為N^3-、大黑色球為Cu⁺，補全晶胞結(jié)構(gòu)可知，N^3-離子周圍有6個Cu⁺；
Cu⁺半徑為a pm，N^3-半徑為b pm，則晶胞棱長為2（a+b）pm，進(jìn)而計算晶胞體積、晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）某元素的原子的價電子構(gòu)型為4s²4p¹，它在周期表中的位置是第4周期ⅢA族，屬于p區(qū)元素，故答案為：四；ⅢA；p；
 （2）磷原子核外有15個電子，運動狀態(tài)各不相同，故答案為：15；
（3）CO與N₂是等電子體，等電子體的結(jié)構(gòu)相似，N₂是由同種元素組成的雙原子分子為非極性分子；CO是由不同種元素組成的雙原子分子為極性分子，
故答案為：N₂；不相同；
（4）KCl、MgO、CaO這3種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似，MgO、CaO中離子都帶2個單位電荷，KCl中離子都帶1個單位電荷，離子半徑Cl^-＜O^2-，Mg²⁺＜Ca²⁺＜K⁺，高價化合物的晶格能遠(yuǎn)大于低價離子化合物的晶格，晶格能MgO＞CaO＞KCl，故熔點MgO＞CaO＞KCl；在MgO晶胞中Mg²⁺周圍有六個O^2-，O^2-周圍有六個Mg²⁺，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可以看出，如果以體心上一個Mg²⁺為究對象，和它最鄰近且等距離的Mg²⁺分布在晶胞每個棱邊中點上，共有12個，
故答案為：MgO＞CaO＞KCl；12；
（5）晶胞中小黑色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1，大黑色球2數(shù)目為12×$\frac{1}{4}$=3，故小黑色球為N^3-、大黑色球為Cu⁺，補全晶胞結(jié)構(gòu)可知，N^3-離子周圍有6個Cu⁺；
Cu⁺半徑為a pm，N^3-半徑為b pm，則晶胞棱長為2（a+b）pm，晶胞體積為[2（a+b）×10^-10 cm]³，晶胞質(zhì)量為（64×3+14）÷N_Ag，則晶胞密度為[（64×3+14）÷N_Ag]÷[2（a+b） cm]³=$\frac{103}{4{N}_{A}（a+b）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：6；$\frac{103}{4{N}_{A}（a+b）^{3}}$．

點評 本題考查較為綜合，涉及晶胞的計算、晶體的性質(zhì)以及核外電子的排布等知識，題目難度中等，明確常見晶胞結(jié)構(gòu)為解答關(guān)鍵，注意掌握均攤法在晶胞計算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算能力．